JP2008311626A - 変圧器及びそのコイル巻線方法 - Google Patents

Abstract

【課題】効率を上げ、体積を減少できる変圧器と、そのコイル巻線方法を提供する。
【解決手段】 鉄心、前記鉄心（２０）上に巻付けられる第一コイル（２１）を含み、且つ、その巻線方式が前記鉄心（２０）の一端（２０１）からもう一端（２０２）の方向に向けて平行に巻付けられて、層を形成し、且つ次の層の折り曲げ始めの巻線点が前の層の最末端の巻線に最も近い所を用いて、前の層の巻線の反対方向から前記鉄心（２０）の前記端に巻付けられ、前述の巻付け方式を繰り返し、外層に向けて巻付けられる第一直角三角形領域（Ａ１）、前記第一直角三角形領域（Ａ１）の斜面に沿って巻付けられる複数の斜面領域（Ａ２）、
前記第一直角三角形領域（Ａ１）の巻線順序と反対に徐々に内向きに巻付けられ、且つ残りの領域が巻付けられる第二直角三角形領域（Ａ３）を形成する変圧器。
【選択図】図２

Description

本発明は、変圧器及びそのコイル巻線方法に関し、特に、効率の増加と体積を減少できる変圧器及びそのコイル巻線方法に関するものである。

従来の変圧器は、高圧での使用に適合できるようにするために、変圧器の一次側と二次側の巻数比を上げなければならない。これにより、二次側により多くの巻数が必要となるが、巻線の先端と末端の両端で短絡現象が生じ易くなる。

上述の短絡現象を克服するために、現在よく見られる解決方式は、図１に示される方式であり、図に示される変圧器１は、間隔を開けて設置された複数の遮断壁１１が設置された鉄心１０を含み、一次側コイル１２と二次側コイル１３は、その中の１つの遮断壁１１によってスロットに分かれ、且つ二次側コイル１３も前記遮断壁１１によって、複数のスロットに分けられる。単一のスロットの巻数が多くないことから、短絡の問題を効果的に減少することができる。

上述の従来の変圧器の構造は、短絡減少の効果を達成することができるが、反対に、図１で例にした鉄心１０は、五つの遮断壁１１を有し、少なくとも３０％の巻線の体積を占有し、且つ高圧の必要に伴い、より多くの遮断壁１１の配置をすることになり、電子部分の小型化の生産製造の要求に対して、この構造の実用性と競争力は、期待に適うことができない。

よって、如何にして、同時に効率を上げ、体積を減少できる変圧器と、そのコイル巻線方法を提供するかが重要な課題の１つとなる。

上述の課題に鑑み、本発明の目的は、効率を上げ、体積を減少できる変圧器と、そのコイル巻線方法を提供する。

よって、上述の目的を達するために、本発明は、変圧器を以下のように提供する。変圧器は、鉄心、二次側コイルの外に巻付けられる一次側コイルと、前記鉄心上に巻付けられる二次側コイルを含む。前記鉄心上に前記二次側コイルの巻線構造におけるコイル断面は、第一直角三角形領域、複数の斜面領域と、第二直角三角形領域とで区分されて巻付けられ、前記第一直角三角形領域の巻線方式における構造は、第一サークルより、すなわち第一層として、前記鉄心の鍔部一端からもう一端の方向に向けて前記鉄心表面に沿ってある位置まで平行に巻付けられ、層を形成し、且つ次の層の折り返し始端の巻線点が前の層の終端の巻線に最も近い所を用いて、前の層の巻線の反対方向から前記鉄心の前記端に巻付けられ、すなわち、次の層の始端となる巻線が前の層の終端の巻線からはみ出ないようにして、前の層の周回に次の層を前の層の巻線方向と反対方向に折り返して巻付けられ、前述の巻付け方式を繰り返し、外層に向けて巻付ける。前記斜面領域は、前記第一直角三角形領域の斜面に沿って往復して巻付ける構造である。前記第二直角三角形領域は、前記第一直角三角形領域の巻線順序と反対に徐々に内向きに巻付けられ、すなわち前記第一直角三角形領域の巻線構造と同様にして前記鉄心の鍔部方向とは反対方向から巻付けられ、残りの領域を巻付ける構造である。

上述の目的を達するために、本発明は、もう一つのコイル巻線方法を提供する。前記コイルは、鉄心上に巻付けられ、前記コイルが前記鉄心上に巻付けられる方法は、その巻線方式が第一サークルより、すなわち第一層として、前記鉄心の鍔部一端からもう一端の方向に向けて前記鉄心表面に沿ってある位置まで平行に巻付けられて、層を形成し、且つ次の層の折り返し始端の巻線点が前の層の終端の巻線に最も近い所を用いて、前の層の巻線の反対方向から前記鉄心の前記端に巻付けられ、すなわち、次の層の始端となる巻線が前の層の終端の巻線からはみ出ないようにして、前の層の周回に次の層を前の層の巻線方向と反対方向に折り返して巻付けられ、前述の巻付け方式を繰り返し、外層に向けて巻付けられる第一直角三角形領域を巻付けるステップ、前記第一直角三角形領域の斜面に沿って往復して巻付けられる複数の斜面領域を巻付けるステップ、前記第一直角三角形領域の巻線順序と反対に徐々に内向きに巻付けられ、すなわち前記第一直角三角形領域の巻線方式と同様にして前記鉄心の鍔部方向とは反対方向から巻付けられ、且つ残りの領域が巻付けられる第二直角三角形領域を巻付けるステップを含む。

本発明の変圧器に使用されるコイル巻線方法は、傾斜順序配列方式を含み、隣接する当該巻線サークル番号が非常に近いため、短絡現象を発生することなく、従来の変圧器の遮断壁構造を省くことができる。また、二つの直角三角形領域を増加したために、すなわち巻線方式における二つの直角三角形領域の構成によって、効率が上がる。本発明は、従来の変圧器と比べて、効率が上がり、且つ体積減少の相乗効果を達成し、低コストで、また、電子部分の小型化の要求に適うことができる。

本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照にしながら、詳細に説明する。

図２と図３に示すように、図２は、本発明の好ましい実施例に基づいた変圧器の断面図であり、図３は、図２の巻線のステップの概略図である。前記二つの図を同時に参照下さい。本発明の変圧器２は、二次側コイル２１が巻きつけられた鉄心２０を含み、前記二次側コイル２１の外層は、第一絶縁層２２を覆うことができ、前記第一絶縁層２２上には、一次側コイル２３が巻きつけられる。また、前記一次側コイル２３の外層は、必要によって第二絶縁層２４を更に設置することができる。

図２に示すように、前記鉄心２０は、ここでは、単一スロットを実施し、前記鉄心２０上に巻付ける前記二次側コイル２１の巻線構造におけるコイル断面は、第一直角三角形領域Ａ１、複数の斜面領域Ａ２と、第二直角三角形領域Ａ３を形成する。前記第一直角三角形領域Ａ１の巻線方式は、第一サークルより、すなわち第一層Ｌ１として、前記鉄心２０の鍔部一端２０１からもう一端２０２の方向に向けて前記鉄心表面に沿ってある位置まで平行に巻付けられて、層を形成し、且つ次の層の折り返し始端の巻線点が前の層の終端の巻線に最も近い所を用いて、前の層の巻線の反対方向から前記鉄心２０の前記端に巻付けられ、すなわち、次の層の始端となる巻線が前の層の終端の巻線からはみ出ないようにして、前の層の周回に次の層を前の層の巻線方向と反対方向に折り返して巻付けられ、前述の巻付け方式を繰り返し、外層に向けて巻付ける。前記斜面領域Ａ２は、前記第一直角三角形領域の斜面に沿って往復して巻付けられ、残りの未だ巻付けていない領域を前記第一直角三角形領域Ａ１の巻線順序と反対に徐々に内向きに直角三角形領域Ａ３を巻付け、すなわち前記第一直角三角形領域Ａ１の巻線方式と同様にして前記鉄心２０の鍔部方向とは反対方向２０２から、残りの直角三角形領域Ａ３に対して巻付けられる。

図３に示すように、前記二次側コイル２１は、予め定められた五層を巻付けるため、サークル番号の第一サークルから第五サークルを平行巻線し、続いて、第六サークルは、第四サークル上に戻り、第九サークルまで平行に巻付ける。第十サークルは、第九サークルの上層を巻付け、第十二サークルまで平行に巻付ける。第十三サークルは、第十一サークル上を巻付け、第十四サークルまで平行に巻付ける。第十五サークルは、第十四サークル上層を巻付けることによって、前記直角三角形領域Ａ１を形成する。

前記第十五サークルから順に前記直角三角形領域Ａ１の斜面に沿って、第十六サークルから第二十サークルの合計五サークルを外から内へ順次に巻付け、斜面領域Ａ２を形成し、第二十一サークルから第二十五サークルの斜面の内から外へ順次に巻付け、斜面領域Ａ２を形成し、このような斜面に沿って、巻付ける方式で第六十六サークルから第七十サークルまで繰返し巻付け、複数の斜面領域Ａ２を累積する。

この時、残り部分が逆直角三角形の位置だけ残され、前述の前記直角三角形領域Ａ１と反対の巻付け方式を参照して、第八十五サークルまで配列し、前記二次側コイル２１の巻付けを完成する。

上述から分かるように、本発明の斜面領域Ａ２は、第五サークルの側から斜め巻付けを始め、十一回往復する。このような巻線の効果と従来技術の鉄心が複数の遮断壁によって、十一スロットに分けられて、五十五サークルを巻付ける効果は、等しい。また、前後の二つの直角三角形領域Ａ１、Ａ３も二つのスロットに等しい。このように発生される電圧の変換効率は、従来のスロット式の変圧器より優れ、体積面でも少なくとも３０％以上減少する。

上述をまとめると、本発明の変圧器に使用されるコイル巻線方法は、傾斜順序配列方式を含み、巻線時に隣接する当該巻線サークル番号が非常に近いため、短絡現象を発生することなく、従来の変圧器の遮断壁構造を省くことができる。特に二つの直角三角形領域を増加したために、すなわち巻線方式における二つの直角三角形領域の構成によって、効率が上がる。本発明は、従来の変圧器と比べて、高効率と、小体積の効果を有する。生産の製造に対して、低コストで、また、電子部分の小型化の要求に適うことができる。

以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や修飾を付加することは可能である。従って、本発明が保護を請求する範囲は、特許請求の範囲を基準とする。

従来変圧器の断面図である。 本発明の好ましい実施例に基づいた変圧器の断面図である。 図２の巻線ステップの概略図である。

符号の説明

１ 変圧器
１０ 鉄心
１１ 遮断壁
１２ 一次側コイル
１３ 二次側コイル
２ 変圧器
２０ 鉄心
２１ 二次側コイル
２２ 第一絶縁層
２３ 一次側コイル
２４ 第二絶縁層
Ａ１ 第一直角三角形領域
Ａ２ 斜面領域
Ａ３ 第二直角三角形領域

Claims (9)

1. 鉄心、
   前記鉄心上に巻付けられる第一コイルを含み、且つ、
   その巻線方式が前記鉄心の一端からもう一端の方向に向けて平行に巻付けられて、層を形成し、且つ次の層の折り曲げ始めの巻線点が前の層の最末端の巻線に最も近い所を用いて、前の層の巻線の反対方向から前記鉄心の前記端に巻付けられ、前述の巻付け方式を繰り返し、外層に向けて巻付けられる第一直角三角形領域、
   前記第一直角三角形領域の斜面に沿って巻付けられる複数の斜面領域、
   前記第一直角三角形領域の巻線順序と反対に徐々に内向きに巻付けられ、且つ残りの領域が巻付けられる第二直角三角形領域を形成する変圧器。
2. 前記第一コイルの外に巻き付けられる第二コイルを更に含む請求項１に記載の変圧器。
3. 前記第一コイルと前記第二コイル間は、絶縁層が設置される請求項１に記載の変圧器。
4. 前記第二コイルの外層は、絶縁層が更に覆われる請求項３に記載の変圧器。
5. 前記第一コイルは、二次側コイルであり、前記第二コイルは、一次側コイルである請求項２に記載の変圧器。
6. 次の斜面領域の始めの巻線点は、前の斜面領域の最末端の巻線点に最も近い所を用いて、前の斜面領域の巻線の反対方向に巻付けられる請求項１に記載の変圧器。
7. 前記鉄心は、単一のスロットの巻線鉄心である請求項１に記載の変圧器。
8. コイルが鉄心上に巻付けられるコイル巻線方法であって、前記方法は、
   その巻線方式が前記鉄心の一端からもう一端の方向に向けて平行に巻付けられて、層を形成し、且つ次の層の折曲がり始めの巻線点が前の層の最末端の巻線に最も近い所を用いて、前の層の巻線の反対方向から前記鉄心の前記端に巻付けられ、前述の巻付け方式を繰り返し、外層に向けて巻付けられる第一直角三角形領域を巻付けるステップ、
   前記第一直角三角形領域の斜面に沿って巻付けられる複数の斜面領域を巻付けるステップ、
   前記第一直角三角形領域の巻線順序と反対に徐々に内向きに巻付けられ、且つ残りの領域が巻付けられる第二直角三角形領域を巻付けるステップを含むコイル巻線方法。
9. 次の斜面領域の始めの巻線点は、前の斜面領域の最末端の巻線点に最も近い所を用いて、前の斜面領域の巻線の反対方向に巻付けられる請求項８に記載のコイル巻線方法。
   

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